Wenn Sie an einen Oktopus denken, werden Sie vielleicht neidisch auf seine acht Gliedmaßen. Schließlich gibt es mit acht Armen viel zu tun. Aber Wissenschaftler interessieren sich etwas mehr für etwas anderes: seine Haut.
Kopffüßer – wie Kraken und Tintenfische – ändern dank Xanthommatin, einem natürlich vorkommenden Farbstoff in ihrem Körper, schnell ihre Farbe als Reaktion auf Bedrohungen oder auch nur auf Lichtveränderungen. Forscher am Kostas Research Institute (KRI) der Northeastern University arbeiten mit einer synthetisierten Version dieses Farbstoffs und experimentieren mit der Entwicklung von Farbstoffen, die sich als Reaktion auf verschiedene Reize verändern. Ihre neueste Entdeckung: Sie verwenden daraus Farbe, die bei Lichteinwirkung ihre Farbe ändern kann.
Das KRI konzentriert seine Arbeit auf interessante Komponenten aus natürlichen Materialien, sagte Cassandra Martin, eine Forschungswissenschaftlerin am Institut, und untersuchte Möglichkeiten, wie diese Komponenten in der realen Welt repliziert und verwendet werden können. Kopffüßer waren aufgrund der einzigartigen Beschaffenheit ihrer Haut ein Ausgangspunkt.
„Ihre Farbveränderung ist so schnell und sie ist so lebendig und so intensiv“, sagte Martin. „Es gibt nicht viele natürliche Systeme, die sich so schnell verändern, und es gibt nicht viele farbverändernde Materialien, die so schnell sind, ohne dass viele externe (Änderungen) erforderlich sind.“
Die Mitarbeiter des KRI haben lange daran gearbeitet, dies zu reproduzieren. Zuvor nutzte das Labor dies, um tragbare Pflaster herzustellen, deren Farbe sich ändert, wenn der Träger zu viel Sonne abbekommt. Dan Wilson, leitender Forschungswissenschaftler am Kostas Research Institute, sagte, das Team wolle einen Weg finden, ein Material herzustellen, bei dem diese Änderung rückgängig gemacht werden könne, um dem Material wieder seine ursprüngliche Farbe zu verleihen.
Letzten Sommer arbeitete Kaitlyn Flynn, damals Praktikantin/Gaststudentin, an einem Projekt mit diesem Farbstoff und beschloss, weiter zu erforschen, wie das geht. Sie und das Team fanden heraus, dass Titandioxid als Leiter für den Farbwechsel diente. Das Mischen unterschiedlicher Mengen mit dem Xanthommatin könnte die Veränderung beschleunigen oder die Intensität der Farbverschiebung verstärken.
Die Veränderungen können in nur fünf Minuten erfolgen und bis zu 24 Stunden anhalten, je nachdem, wie lange die Farbe dem Licht ausgesetzt ist. Der Farbstoff lässt sich problemlos in nur zwei Stunden herstellen und Wasser- oder Ölfarben hinzufügen.
Die Forschung wurde veröffentlicht in Fortgeschrittene Wissenschaft.
„Wir haben uns ein Szenario vorgestellt, in dem Sie, wenn Sie Kunst, die sich von Tag zu Tag verändert, an einer Innenwand haben möchten, etwa in einem Café oder so, mit einem normalen Projektor ein Muster an die Wand projizieren und vorübergehend malen könnten „Diese Farbe und dieses Muster oder diese Kunst, und mit der Zeit verblasst das, und man kann es noch einmal wiederholen, idealerweise so oft, wie man möchte“, sagte Wilson. „Wir können temporäre Kunstwerke, Kunstwerke oder Farben schaffen, die möglicherweise das Wetter oder die Umgebung verfolgen, in der sie sich befinden.“
Neben der Möglichkeit, temporäre Kunst zu schaffen, hat diese Entdeckung auch Auswirkungen auf die Umwelt. Es kann als umweltfreundliche Alternative zu derzeit auf dem Markt erhältlichen Farben dienen.
„Farben, die heutzutage kommerziell verwendet werden, können schädliche Chemikalien enthalten, sodass sie Dinge enthalten können, die für die Menschen, die sie bemalen, schädlich sein können“, sagte Flynn, die jetzt ihren Doktortitel erhält. in Chemie an der Northeastern.
„Die Dämpfe können sehr schädlich sein. Sie können langfristig schädlich sein, wenn man ihnen längere Zeit ausgesetzt ist. Sie können auch in die Umwelt gelangen. Die Suche nach einem natürlicheren Weg, diese Farben herzustellen, schafft eine sicherere Umgebung.“ für die Menschen, die es nutzen, und für die Menschen, die ihm ausgesetzt sein werden.“
Flynn und Martin hofften, dass sie dieses System künftig auf andere Materialien anwenden und über die gelb-rote Farbpalette hinaus, die sie im ersten Experiment verwendet hatten, erweitern können. Sie hoffen auch, den Punkt zu erreichen, an dem der Benutzer entscheiden kann, wie schnell sich die Farben auf dem Lack ändern sollen.
Mehr Informationen:
Cassandra L. Martin et al., Farbverändernde Farben durch photoresponsive Kombinationen bioinspirierter Farbstoffe und Halbleiter, Fortgeschrittene Wissenschaft (2023). DOI: 10.1002/advs.202302652